автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Совершенствование технологии изготовления сварного оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ

кандидата технических наук
Абдуллин, Тимур Зуфарович
город
Уфа
год
2013
специальность ВАК РФ
05.02.13
цена
450 рублей
Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Совершенствование технологии изготовления сварного оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование технологии изготовления сварного оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ"

На правах рукописи

АБДУЛЛИН ТИМУР ЗУФАРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОЙ СТАЛИ 12МХ

Специальность 05.02.13 - «Машины, агрегаты и процессы» (Машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005059551

1 6 МАЯ Ш

Уфа-2013

005059551

Работа выполнена на кафедре «Технология нефтяного аппаратостроения» ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ибрагимов Ильдус Гамирович

Официальные оппоненты: Сандаков Виктор Александрович

доктор технических наук, генеральный директор НПОУ Инженерный центр «Техника»

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный

технический университет имени М.Т. Калашникова» (г. Ижевск)

Защита диссертации состоится «31» мая 2013 года в 16-00 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г.Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат диссертации разослан «30» апреля 2013 года.

Ученый секретарь

Ерофеев Сергей Валерьевич

кандидат технических наук, директор ООО «ПромСтандарт»

диссертационного совета

Ризванов Риф Гарифович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

При изготовлении сварного оборудования основных технологических установок в нефтеперерабатывающей промышленности имеется потребность в применении теплоустойчивой стали марки 12МХ. Данная сталь предназначена для длительной работы оборудования при температуре до 550-570°С и, как правило, эту сталь используют в нефтегазовом машиностроении при изготовлении труб паронагревателей, технологических трубопроводов, коллекторных установок высокого давления, для поковок паровых котлов.

Рассматриваемая сталь также находит применение при изготовлении крупногабаритных сварных сосудов и аппаратов в нефтегазохимическом аппарато-строении. Повышение жаропрочности и высокие коррозионностойкие свойства теплоустойчивой стали 12МХ могут быть достигнуты при наличии бейнитного или сорбитного структурно—фазового состава с мелкодисперсными равномерно распределенными карбидами.

Однако в низкоуглеродистых низколегированных сталях с особыми свойствами типа 12МХ (15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф), легированных стойкими карбидосодержа-щими элементами - молибденом, хромом и ванадием, при огневой резке и сварке вследствие наличия труднорастворимых карбидов на околошовных участках зоны термического влияния (ЗТВ) с максимальной температурой выше Асз могут возникнуть участки с закалочными структурами, а на участках ЗТВ, подвергнутых в процессе сварки нагреву до температуры Ась - участки с пониженными прочностными свойствами.

Технологической особенностью производства крупногабаритного сварного оборудования из теплоустойчивых сталей типа 12МХ является необходимость предварительного и сопутствующего подогрева при температуре 200...250 °С и незамедлительного проведения последующей термической обработки при температуре высокого отпуска 670...690 °С с целью уменьшения остаточных сварочных напряжений и недопущения возникновения холодных трещин. Но термическая обработка относится к

энерго- и трудоемким операциям, требующим специального оборудования и усложняющим технологический процесс изготовления сосудов и аппаратов.

Следует также отметить, что даже незначительное отклонение от нормируемых параметров подогрева и режимов сварки может привести к снижению технологической прочности сварных соединений изготавливаемого оборудования.

Помимо традиционных методов термической обработки имеются другие способы снижения остаточных напряжений и повышения технологической прочности сварных соединений, например, применение вибрационной обработки свариваемых деталей.

В связи с этим аюуальной задачей по совершенствованию технологического процесса с использованием менее энергоемких способов является применение вибрационного воздействия в процессе изготовления сварного оборудования из стали 12МХ, взамен традиционных методов термической обработки.

Степень разработанности

Исследования, направленные на повышение качества изготовления сварных конструкций из сталей различных марок с использованием вибрационной обработки, достаточно широко представлены в научных работах таких ученых как K.M. Рагуль-скис, В.М. Сагалевич, А.М. Ким-Хенкин, О.Г. Чикалиди, A.M. Велбел, К. Томас, Г.В. Сутырин, М.Н. Мошльнер, А.ИДрыга, О.И. Стеклов, А.Н. Хакимов, JI.A. Ефименко, Б.Б. Стулышнас, К.Н. Толутис, К.Финк, X. Ротбах, Р.Г. Ризванов, А.М. Файрушин и др. Однако, исследования, касающиеся влияния вибрационного воздействия в процессе сварки теплоустойчивой стали 12МХ, не проводились.

Цель работы. Обеспечение стойкости против образования холодных трещин и снижение трудоемкости изготовления сварного оболочкового оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ применением вибрационной обработки в процессе сварки.

Задачи исследований: 1. Оценить влияние способов вибрационной обработки свариваемой детали из стали 12МХ на характер распределения напряжений и деформаций в зоне сварного соединения в процессе вибрационного воздействия и после его завершения.

2. Исследовать влияние низкочастотного воздействия на стойкость против образования холодных трещин и механические свойства сварных соединений из стали 12МХ.

3. Разработать практические рекомендации по совершенствованию технологии производства оболочкового оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ с применением вибрационной обработки.

Научная новизна:

1. Численными исследованиями установлено, что с точки зрения снижения остаточных напряжений и деформаций, более эффективной является вибрационное воздействие с использованием двух вибрационных устройств, работающих в противофазе.

2. Экспериментально выявлено, что вибрационная обработка теплоустойчивой стали 12МХ в процессе сварки позволяет по сравнению с предварительным подогревом снизить уровень остаточных напряжений в сварном шве на 16... 19%, улучшить дисперсность структуры металла шва, снизить его твердость, сформировать бейнитную структуру в околошовной зоне, тем самым повысить стойкость к образованию холодных трещин.

Практическая значимость:

1. Разработан способ вибрационной обработки свариваемых оболочковых элементов с применением двух вибрационных устройств, работающих в противофазе в процессе сварки корпусов аппаратов из стали 12МХ.

2. Усовершенствованная технология принята к внедрению на Уфимском заводе металлических конструкций ОАО «АК ВНЗМ» с целью повышения качества изготовления и уменьшения энергетических затрат при производстве сварного оборудования из стали 12МХ.

Методы исследований

При изучении закономерностей формирования остаточных напряжений использовались методы теории упругости и пластичности, а также численный метод решения задач сплошных сред - метод конечных элементов. При экспериментальных исследованиях использовали стандартные методы определения механических свойств, твердости металла, технологический способ определения склонности к образованию холодных трещин.

Основные защищаемые положения:

1. Экспериментально обоснованные решения по увеличению межоперационной прочности при изготовлении сварного оболочкового оборудования из стали 12МХ с использованием низкочастотного воздействия при сварке.

2. Совокупность установленных в результате теоретических и экспериментальных исследований закономерностей влияния параметров низкочастотного воздействия, выполняемого в процессе сварки теплоустойчивой стали 12МХ, на механические свойства сварных соединений.

3. Усовершенствованная технология изготовления оболочкового оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ, используемого в нефтеперерабатывающей промышленности.

Степень достоверности

Достоверность экспериментальных данных обеспечивается использованием современных методик проведения исследований. Результаты численных исследований подтверждаются экспериментальными данными. Полученные в работе результаты не противоречат основным научным положениям теории упругости и пластичности. Все исследования проведены с использованием известных в литературе методов на тщательно подготовленном и сертифицированном оборудовании, экспериментальный массив данных обработан методами математической статистики и теории ошибок.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на 59-ой Межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и газ - 2005» (Москва, 2005); на V Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2009» (Уфа, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 статьи в ведущих научных журналах, включенных в перечень ВАК РФ, один патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и содержит 102 страницы машинописного текста, в том числе 24 рисунка, 19 таблиц, список использованной литературы из 136 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность выбранной темы диссертационной работы, установлены цель и задачи исследования, сформулированы теоретическая и практическая значимость, научная новизна, основные защищаемые положения.

В первой главе рассмотрены и проанализированы области применения теплоустойчивой стали 12МХ, ее свойства, структура, а также их изменения в процессе сварки и влияние на технологическую прочность и эксплуатационную надежность на основании работ В.В. Баженова, В.Н. Земзина, Л.Д. Френкеля. Показаны преимущества данной стали перед углеродистыми и высоколегированными сталями и область её использования при изготовлении сварного нефтеперерабатывающего оборудования.

Проведен анализ существующей технологии изготовления сварных конструкций из стали 12МХ и способов увеличения технологической прочности данных сталей.

Выполнен обзор существующих методов предупреждения и снижения уровня остаточных напряжений и деформаций, рассмотрены пределы применения и эффективность каждого из методов. Проблема снижения остаточных напряжений в сварных швах менее энергоёмкой вибрационной обработкой широко представлена в научных работах В.М. Сагалевича, A.M. Ким-Хенкина, K.M. Рагуль-скиса, О.Г. Чикалиди, A.M. Велбеля, К. Томаса и др.

Во второй главе был смоделирован процесс вибрационной обработки двух пластин, соединяемых между собой стыковым сварным швом.

Были исследованы деформации и напряжения в стыковом соединении методом конечных элементов (МКЭ) для разных способов вибрационного воздействия на свариваемые пластины:

- одним вибрационным устройством;

- двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в одной фазе;

- двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе.

Численное моделирование полей напряжений и деформаций выполнялось с применением программного комплекса А^УБ . Условия нагружения рассматриваемой модели указаны в таблице 1. Таблица 1 - Параметры нагрузки моделей

№п/п Способы вибрационного воздействия

1 одним вибрационным устройством, место приложения нагрузки - центр двух пластин

2 двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в одной фазе, место приложения нагрузки - центр двух пластин

3 двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе, место приложения нагрузки - центр двух пластин

Цель конечно-элементного анализа - найти отклик конструкции на динамическую вибрационную нагрузку. При этом вычисляемыми параметрами являются перемещения, напряжения и деформации. Максимальное перемещение вибрируемых пластин ограничивалось величиной в 1 мм.

Геометрические модели представляют собой две пластины размерами 240x500x12 мм, соединенных стыковым сварным швом (рисунок 1). Для генерации конечно-элементной модели использовались конечные элементы мембранного типа 8НЕЫЛ81. Для закрепления модели по 4 углам были ограничены все перемещения и повороты. В качестве материала модели была принята теплоустойчивая сталь марки 12МХ.

Сварной

Рисунок 1 - Расчетная модель В условиях вибрационного нагружения важным является знание параметров собственных колебаний. Для вычисления частот собственных колебаний исследуемой модели был выполнен частотный анализ. Частотный анализ является линейным и не учитывает пластическое течение материала и контактную жесткость.

В результате расчета были определены формы и частоты собственных колебаний. Результаты расчета сведены в таблицу 2.

Таблица 2 - Частоты и формы собственных колебаний исследованной модели

Мода Частота, Гц Форма

1 104,5

2 156,1

3 170,4

4 488,9

5 484,5

Поля перемещений при различных способах вибрационного нагружения, полученные в результате расчета, показаны в таблице 3.

№п/п Способ нагружения Вид модели

1 одним вибрационным устройством < Ж -.201Е-0? . 222Е-03 .444Е-53 .«-Е-ЗЗ .г23с.-К .шг-эз . 3332-33 . 55€£-(й . 773Е—33 .351

2 двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в одной фазе

-.5?ЗЕ-07 • 274Е-ЭЗ .54-2-03 Л21Е-33 .011035 .137Е-03 .4112-03 .с34Е-03 .Э53Е-33 .30

3 двумя вибрационными устройства, колеблющимися в противофазе

-.'301642 " • Э11Е-03 -.150Е-*3 .5502-03 .0012=1 " -•0012-5 -.545Е-03 .1352-33 .Э1ЕЕ-03 .00

Поля эквивалентных напряжений показаны в таблице 4.

Результаты расчета показывают, что вибрационная обработка свариваемых пластин по третьему варианту (двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе) наиболее предпочтительна, так как в данном случае в сварном соединении возникают максимальные напряжения от вибрации при минимальном уровне перемещений.

При наложении напряжений от вибрации на остаточные сварочные напряжения возникают пластические микродеформации в объеме металла, приводящие к снижению

остаточных напряжений без значительных деформаций конструкции.

Таблица 4 - Поля эквивалентных напряжений, Па

№п/п Вид нагружения Вид модели

1 одно вибрационное устройство

2 два вибрационных устройства колеблющихся в одной фазе

.1им1 •««"» .ВЯМ! ,i3:ä4ä

3 два вибрационных устройства колеблющихся в проти-вофазе

.•• - .. " - .»>«-»

Далее в работе приведены результаты экспериментальных исследований влияния

способа вибрационного воздействия, осуществляемого при сварке, на точность изготовления сварной детали. Эксперимент состоял в определении величины прогиба сварной детали.

Для этого пластины размерами 240x500x12 мм из теплоустойчивой стали 12МХ, закреплялись на специально изготовленном вибростоле и сваривались попарно между собой ручной дуговой сваркой. Сварку выполняли одностороннюю в 3 прохода. Для сварки использовали электроды марки ЦУ - 2МХ диаметром 4 мм. После сварки пластины освобождали от прихватов. Вибрационную обработку на частоте 50 Гц с амплитудой 0,8.. .1,0 мм проводили в процессе сварки и в течение двух минут после

её окончания. С использованием каждого способа вибрационного воздействия было изготовлено по три сварных образца. После охлаждения каждой сваренной детали измеряли прогиб в ее центре. Средние значения прогибов для сварных образцов, полученных при разных способах вибрационного воздействия, представлены на рисунке 2.

Результаты замеров (рисунок 2) показывают, что наибольший прогиб возникает при сварке пластин без вибрационной обработки, его величина составила 11,6 мм. При сварке пластин с использованием низкочастотной обработки одним вибрационным устройством средняя величина прогиба составила 8,2 мм, двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в одной фазе, - 7,9 мм и двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе, - 7,5 мм.

1 - без вибрационной обработки; 2-е одним вибрационным устройством; 3-е двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в одной фазе; 4-е двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе

Рисунок 2 - Средняя величина прогиба сваренных пластин для различных способов низкочастотного воздействия

Исходя из этого, подтверждается, что на напряженно-деформированное состояние сварного шва влияют не только такие параметры вибрации как частота и амплитуда, но и характер вибрационной нагрузки. Наибольший эффект достигается при вибрационной обработке двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе.

В третьей главе представлены данные исследований влияния вибрационного воздействия на механические свойства сварных соединений из теплоустойчивой стали 12МХ, полученных при нормальной (20 °С) и отрицательной (-20 °С) темпе-

ратуре окружающей среды.

Согласно РД 39-0147014 сборочно-сварочные работы для теплоустойчивой стали 12МХ при толщине свариваемых заготовок до 12 мм можно проводить до температуры окружающей среды -20 "С. Поэтому решено было оценить воздействие низкочастотной обработки при температуре окружающей среды -20 °С на механические свойства материала сварного соединения.

Эксперименты выполняли на заготовках из стали марки 12МХ на режимах, указанных в таблице 5.

Таблица 5 - Режимы обработки образцов

№ п/п Маркировка образца Режим обработки Температура окружающего воздуха

1 Тип 1 Сварка с предварительным подогревом до температуры 200.. .250 °С + 20 °С

2 Тип 2 Сварка без предварительного подогрева, с вибрационной обработкой на частоте 50 Гц + 20 °С

3 Тип 3 Сварка без предварительного подогрева, с вибрационной обработкой на частоте 100 Гц + 20 °С

4 Тип 4 Сварка без предварительного подогрева, с вибрационной обработкой на частоте 150 Гц + 20 °С

5 Тип 5 Сварка с предварительным подогревом до температуры 200.. .250 °С -20 °С

6 Тип 6 Сварка без предварительного подогрева, с вибрационной обработкой на частоте 50 Гц - 20 °С

7 Тип 7 Сварка без предварительного подогрева, с вибрационной обработкой на частоте 100 Гц -20 °С

8 Тип 8 Сварка без предварительного подогрева, с вибрационной обработкой на частоте 150 Гц - 20 °С

Способность снижения остаточных напряжений в стали 12МХ низкочастотной обработкой, взамен предварительного подогрева, была выявлена при сварке пластин толщиной 12 мм с двумя симметричными скосами кромок электродами марки ЦУ-

2МХ диаметром 4 мм. В качестве типа сварного соединения использовали тип С25 по ГОСТ 5264.

Измерение сварочных напряжений выполнялось с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-4. Результаты дифрактометрических измерений указаны на рисунке 3.

S зоо

к

S

| 200

а.

» юо -

3

о

В о

° 0 50 100 150

Частота вибрации, Гц

□ при температуре окружающей среды 20°С апри температуре окружающей среды -20°С

Рисунок 3 - Значения остаточных напряжений

Исходя из полученных значений, низкочастотное воздействие при сварке стали 12МХ уменьшает величину остаточных напряжений при нормальных температурах на 16... 19% по сравнению со сваркой с предварительным подогревом.

При сварке при отрицательной температуре окружающего воздуха -20 °С остаточные напряжения при использовании вибрационной обработки частотой 50 и 100 Гц выше, чем при сварке с подогревом.

Также были определены механические свойства полученных сварных соединений. Для механических испытаний были подготовлены образцы по ГОСТ 6996 (тип XXI, ХХП). Результаты испытаний на статическое растяжение приведены на рисунках 4 и 5.

Анализ полученных данных дает основание считать, что при использованных режимах вибрационной обработки как металл шва, так и металл околошовной зоны, имеют прочностные характеристики, аналогичные металлу сварного шва, полученному по существующей технологии сварки стали 12МХ, то есть с применением подогрева.

При сварке с вибрационной обработкой при отрицательной температуре окружающего воздуха -20 °С данные исследований на статическое растяжение аналогичны

значениям при нормальной температуре (+20 °С). Предел прочности испытанных на растяжение образцов соответствует нормативным требованиям ГОСТ 20072.

,2 700 2 600

5

В о

т о а с

=; 11 =: о а. с

500 400

300 200

100

50 100 150

Частота вибрации, Гц

Сварной шов, полученный при температуре окружающей среды 20°С

- Сварной шов, полученный при температуре окружающей среды -20° С

- Сварное соединение, полученное при температуре окружающей среды 20° С Сварное соединение, полученное при температуре окружающей среды -20*С

Рисунок 4 -Зависимость предела прочности от частоты вибрации (частота 0 Гц соответствует сварке с предварительным подогревом без вибрационной обработки]

GJ =1

50 100 150

Частота вибрации, Гц

Сварной шов, полученный при температуре окружающей среды 20°С « Сварной шов, полученный при температуре окружающей среды -20°С Сварной соединение, полученное при температуре окружающей среды 20°С Сварной соединение, полученное при температуре окружающей среды -20'С

Рисунок 5 -Зависимость предела текучести от частоты вибрации (частота 0 Гц соответствует сварке с предварительным подогревом без вибрационной обработки)

Далее было исследовано влияние низкочастотного воздействия в процессе сварки на ударную вязкость сварных соединений образцов из стали 12МХ. При

исследованиях на ударный изгиб (на образцах типа VI по ГОСТ 6996) определялась ударная вязкость металла шва и околошовной зоны.

Результаты испытаний на ударный изгиб представлены на рисунке 6.

200 ISO 160 1Í0 2 120 Я 100 80 60 40 20 0

иколошозчая зоча температуре испытании -¿и

Околошозная зона (притемпературе лспытанлй -20°С)

Рисунок 6 - Ударная вязкость КСУ в зависимости от частоты вибрации (частота 0 Гц соответствует сварке с предварительным подогревом без вибрационной обработки)

Исходя из полученных результатов испытаний, ударная вязкость образцов из стали 12МХ, сваренных с использованием низкочастотной обработки при нормальных температурах, как для металла сварного шва, так и для околошовных зон, имеет значения выше, чем при сварке с предварительным подогревом.

Наиболее высокую сопротивляемость хрупкому разрушению имеет металл околошовной зоны сварных соединений, выполненных вибрационным воздействием при частоте 50 и 100Гц.

Измерение твердости металла выполняли на твердомере ТР 500 602. Замеры проводились в сварном шве, зоне термического влияния и основном металле, в состоянии без высокого отпуска после сварки. Значения указаны на рисунке 7.

Как видно из рисунка 7, при переходе от термообработки к виброобработке твердость в зоне термического влияния и сварном шве имеет меньший интервал разброса значений. Это показывает, что вибрационная обработка по-

зволяет получить более однородное поле по значениям твердости сварного соединения.

Рлестоямий or ост епармф'Га адм

-♦— 6« игеряционгий '-»работе н*-»н|6р«0к*нвад <*р*>4>«

июрмцготм оЬмк-таи! I'-"-1 Гц -в-июраци-'НН»« о4о4«кя»»пря IS'.' |ц

Рисунок 7 - Графики распределения твердости в зависимости от вида обработки

Для качественной оценки влияния виброобработки на склонность к образованию холодных трещин провели испытания согласно ГОСТ 26388-84. Для этого изготовили по 15 плоских прямоугольных образцов типа IX из теплоустойчивой стали 12МХ толщиной 12 мм размером 150x200 мм. Образцы сваривали электродами марки ЦУ-2МХ диаметром 4 мм.

Сначала сварили три образца без вибрационной обработки и предварительного подогрева, затем три образца с термообработкой, далее по три образца с вибрационной обработкой при частотах 50, 100 и 150 Гц. Наблюдения за сваренными образцами в течение 20 часов после сварки показали, что трещины образовались на образцах, сваренных без вибрации и предварительного подогрева, и в одном образце, полученном с вибрационной обработкой на частоте 150 Гц. На данных образцах образовались трещины вдоль сварного шва

(рисунок 86), которые после вырезки участка сварного соединения и последующего долома были классифицированы как холодные.

На сварных образцах, полученных с вибрационной обработкой в процессе сварки при частотах 50 Гц и 100 Гц, холодные трещины обнаружены не были.

Результаты испытаний приведены в таблице 6.

а) б)

а) конструкция опытных образцов по ГОСТ 26388;

б) образец из стали 12МХ с холодными трещинами

Рисунок 8 - Образцы для испытания на склонность к образованию холодных трещин Таблица 6 - Данные по склонности к образованию холодных трещин

Вид сопутствующей обработки при сварке Наличие трещин в образцах Показатель склонности к образованию холодных трещин

без вибрации и подогрева холодные трещины во всех образцах по околошовным участкам сплавления склонны

предварительный подогрев холодные трещины не обнаружены не склонны

вибрационная обработка при частоте 50 Гц холодные трещины не обнаружены не склонны

вибрационная обработка при частоте 100 Гц холодные трещины не обнаружены не склонны

вибрационная обработка при частоте 150 Гц холодные трещины в 1 из 3 образцов не склонны (трещина длиной 14 мм)

Полученные положительные результаты от воздействия вибрационного нагружения на стойкость сварных соединений к образованию холодных трещин можно объяснить следующим образом.

Содержание в низколегированной теплоустойчивой стали 12МХ молибдена и хрома приводит к понижению скорости диффузии легирующих элементов при различных условиях технологического воздействия.

При технологии сварки с предварительным и сопутствующим подогревом до температур 200...250 °С происходит более продолжительное пребывание околошовных участков перегрева при температурах интенсивного роста зерна. Это способствует образованию однородного аустенита за счет полноты растворения карбидов, молибдена и хрома в отмеченных участках и расширению протяженности закаленных участков в сварном соединении. При этом, перегрев металла дополнительным подогревом способствует повышению концентрации углерода и легирующих элементов (хром, молибден, ванадий и др.) в аустените. Это приводит к распаду высокотемпературного аустенита в области пониженных температур мар-тенситных превращений. Поэтому околошовные участки закалки имеют завышенную твердость (см. рисунок 7) и низкую сопротивляемость к холодным трещинам.

Приложение вибрационных низкочастотных воздействий в процессе сварки обеспечивает получение более дисперсной микроструктуры в процессе кристаллизации металла сварного шва и одновременно способствует распаду высокотемпературного аустенита в околошовных участках зоны термического влияния в области высоких температур сорбитных и бейнитных превращений. Отмеченное приводит к получению мелкозернистой структуры с более высокой стойкостью против образования холодных трещин. Кроме того, применение вибрационного воздействия в процессе сварки способствует снижению сварочных напряжений, обеспечивает регламентированный уровень механических свойств сварных соединений и соответственно повышает их трещино-стойкость до последующей высокотемпературной термической обработки.

В четвертой главе на основании патента на изобретение РФ №2424885 разработана технология низкочастотной обработки в процессе сварки оборудования из стали 12МХ, которая позволяет получать сварные детали с уменьшенным показателем остаточных сварочных напряжений и деформаций.

На основании работ многих исследователей и полученных результатов следует, что при сварке деталей из теплоустойчивых сталей с сопутствующей виброобработкой сварного шва амплитуда вибрации не может быть больше чем 1,0 мм, частота колебаний - 50. ..150 Гц.

Во второй части главы предложен усовершенствованный технологический процесс сварки оболочкового оборудования из стали 12МХ (толщина свариваемых деталей до 12 мм включительно), позволяющий повысить производительность труда за счет перехода от предварительного подогрева к применению низкочастотного вибрационного воздействия в процессе сварки (рисунок 9). Далее представлено описание маршрута существующей технологии сборки и сварки корпуса аппарата с предварительным подогревом с указанием времени на выполнение каждой операции на протяжении одной рабочей смены (8 часов) (таблица 7).

Таблица 7 - Существующая технология сборки и сварки корпуса аппарата из стали 12МХ с предварительным подогревом

№ п/п Наименование технологической операции Операционное время, час

1 Сборка корпуса под сварку (анализ рабочего места выполнения операций) 1

2 Установка деталей свариваемого изделия на место сварки 0,5

3 Установка и приварка термопар 1

4 Установка ковриков и газовых горелок для проведения предварительного подогрева 0,5

5 Предварительный подогрев свариваемых деталей до температуры 150-250°С 1

6 Сварка деталей до момента пока температура не понизилась 2

7 Сопутствующий подогрев свариваемых деталей до температуры 150-250°С 1

8 Сварка деталей с сопутствующим подогревом 1

11 Термообработка по режиму высокотемпературного отпуска. Температура нагрева 670-690°С

12 Контроль

По существующей технологии суммарное время на проведение работ по

сварке деталей - 3 часа, на вспомогательные (подготовительные) работы - 5 часов на протяжении одной рабочей смены.

Далее для сравнения представлено описание маршрута изготовления по предлагаемой технологии сборки и сварки корпуса аппарата из стали 12МХ с указанием времени на выполнение каждой операции на протяжении одной рабочей смены (8 часов) (таблица 8).

Таблица 8 - Предлагаемая технология сборки и сварки корпуса аппарата из стали

12МХ с вибрацией

№ п/п Наименование технологической операции Операционное время, час

1 Сборка корпусов под сварку (анализ рабочего места выполнения операций) 1

9 Установка деталей свариваемого изделия на место сварки, включение вибратора и анализ параметров вибрационного воздействия 0,5

10 Сварка с сопутствующей виброобработкой (частота -50 Гц, амплитуда - 1 мм) 6,5

11 Термообработка по режиму высокотемпературного отпуска. Температура нагрева 670-690°С

12 Контроль

По предлагаемой технологии суммарное время на проведение работ по сварке деталей - 6 часов 30 минут, на вспомогательные (подготовительные) работы - 1 час 30 минут на протяжении одной рабочей смены.

В предлагаемом варианте взамен термообработки используется низкочастотная обработка в процессе сварки.

Существующая технология

( 2 У ( 3 4 ; - <ч 5 б п1 7 )--', 8 ; . (" 12

Предлагаемая технология , 11

Рисунок 9 - Сопоставление существующей и предлагаемой схемы технологического процесса изготовления сварного оборудования из стали 12МХ (наименование операций приведено в таблицах 7,8)

В соответствии с представленной схемой на рисунке 9 и применяемыми технологическими операциями, приведенными в таблицах 7 и 8, можно заключить, что производительность труда при применении сварки с вибрационным воздействием повышается практически в два раза, что в свою очередь способствует снижению трудоемкости при изготовлении сварного оборудования из стали 12МХ.

Выводы и рекомендации

1. Выявлено, что помимо параметров вибрационной обработки (частота и амплитуда вибрации) на напряженное состояние металла сварного соединения влияет способ вибрационного воздействия в процессе сварки. Более результативным для снижения остаточных напряжений является низкочастотная обработка двумя вибрационными устройствами, колеблющимися в противофазе. Это позволяет эффективно снимать остаточные напряжения без значительных деформаций конструктивных элементов свариваемых сосудов и аппаратов.

2. Исследованиями установлено, что использование вибрационной обработки вместо предварительного и сопутствующего подогрева позволяет на межоперационном цикле, до проведения последующего высокого отпуска, уменьшить уровень остаточных сварочных напряжений на 16... 19%, тем самым повысить стойкость к холодным трещинам сварных соединений из стали 12МХ.

3. Экспериментально установлено, что вибрационная обработка в процессе сварки конструкций из стали 12МХ, позволяет получать прочностные характеристики сварных соединений, выполненных при отрицательной температуре окружающего воздуха, на уровне свойств сварных соединений, полученных при нормальной температуре окружающего воздуха.

4. Разработана технология проведения вибрационной обработки деталей в процессе сварки, позволяющая заменить предварительный подогрев менее энергоемким вибрационным воздействием. Установлено, что при сварке с вибрационной обработкой доля времени на выполнение основных сборочно-сварочных работ практически в два раза больше, чем при сварке с предварительным подогревом, что в свою очередь свидетельствует о снижении трудоемкости процесса при сварке с вибрационной обработкой.

Основные результаты работы опубликованы в 6 научных трудах: Статьи в журналах из списка ВАК:

1. Абдуллин, Т.З. Модернизация технологии изготовления сварных корпусов аппаратов из стали марки 12МХ / Т.З. Абдуллин, ИГ. Ибрагимов, AM. Файрушин, ИР. Рахматул-лина//Нефтегазовое дело. -2011.-Т.9,№1. - С. 60 - 63.

2. Файрушин, AM. Численное моделирование вибрационного воздействия на сварные стыковые соединения листовых заготовок / А.М. Файрушин, Т.З. Абдуллин, P.M. Ахтя-мов, И.Г. Ибрагимов // Электронный журнал «Нефтегазовое дело». - 2012, ТЗ. - С. 384391, URL: http://www.ogbus.iWauthors/Fairushin/Fairushin_2.pdf.

3. Абдуллин, Т.З. Исследование влияния вибрационной обработки в процессе сварки на механические свойства сварных соединений / Т.З. Абдуллин, ИГ. Ибрагимов, А.М. Фай-рушин// Сварка и диагностика. - 2013. - №1. - С. 34-36.

Прочие публикации:

4. Абдуллин, Т.З. Совершенствование процесса сварки кольцевых стыковых соединений корпусов аппаратов / Т.З. Абдуллин, A.M. Файрушин // Нефть и газ - 2005: тезисы докладов 59-ой студенческой конференции, секция «Инженерная и прикладная механика нефтегазового комплекса». - М., 2005. — С.30.

5. Салмин, А.Н. Ресурсосберегающая технология изготовления сварного оборудования из стали 11X11Н2В2МФ / А.Н. Салмин, А.М. Файрушин, Т.З. Абдуллин // Трубопроводный транспорт - 2009: Материалы V Международной учебно-научно-пракгаческой конференции. - Уфа, 2009. - С.131-132.

6. Способ снижения остаточных напряжений в сварных соединениях металлов: пат. № 2424885 Рос. ФедУ AM. Файрушин, Д.В. Каретников, Т.З. Абдуллин и др.; заявитель и патентообладатель УГНТУ; заявл. 28.12.2009; опубл. 27.07.2011, Бюл. №21.

Подписано в печать 30.04.2013. Бумага офсетная. Формат 60x84 /,6 Гарнитура «Тайме». Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1 Тираж 100. Заказ 56

Типография Уфимского государственного нефтяного технического университета Адрес издательства и типографии: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Текст работы Абдуллин, Тимур Зуфарович, диссертация по теме Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АБДУЛЛИН ТИМУР ЗУФАРОВИЧ

04201360617

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОЙ СТАЛИ 12МХ

Специальность: 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (Машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель докт. техн. наук, профессор Ибрагимов И.Г.

Уфа 2013

СОДЕРЖАНИЕ

с.

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................................................5

1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОБОЛОЧКОВОГО ТИПА ИЗ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОЙ СТАЛИ ПЕРЛИТНОГО КЛАССА 12МХ............................................................................................................................................................................11

1.1 Область применения теплоустойчивой стали 12МХ при изготовлении технологического оборудования............................................................11

1.2 Состав, физические свойства низколегированной теплоустойчивой стали 12МХ для изготовления нефтегазового оборудования.... 12 1.2.1 Особенности технологии изготовления сварных конструкций из стали 12МХ................................................................................................... 13

1.3 Причины образования холодных трещин......................................................18

1.3.1 Способы снижения возникновения холодных трещин сварных соединений низколегированных сталей........................................................22

1.4 Способы снижения остаточных напряжений при сварке............24

1.5 Технология сварки при изготовлении нефтеперерабатывающего оборудования из теплоустойчивой низколегированной

стали 12МХ..........................................................................................................................................30

1.6 Заключение..............................................................................................................................33

2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА МЕТАЛЛА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТИПА 12МХ................................................................................................................................................35

2.1 Выбор контролируемых механических параметров сварных соединений и планирование эксперимента..........................................36

2.2 Численное исследование напряженно-деформированного состояния сварного соединения, находящегося в условиях вибрационного нагружения ..........................................................................................37

2.2.1 Расчет параметров собственных колебаний....................................41

2.2.2 Анализ вынужденных колебаний пластины. Перемещения......................................................................................................................................................43

2.2.3 Практический эксперимент............................................................................46

2.3 Выводы....................................................................................................................................49

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ....................................................................................................................................................50

3.1 Исследование влияния вибрационной обработки в процессе сварки на величину остаточных напряжений в сварных соединениях из стали 12МХ..............................................................................................................51

3.2 Воздействие вибрационной обработки в процессе сварки на механические свойства сварных соединений из стали

12МХ....................................................................................................................................................54

3.2.1 Испытание сварного соединения на статическое растяжение. Определение прочности наиболее слабого участка стыкового соединения......................................................................................................................56

3.2.2 Испытания металла различных участков сварного соединения на ударный изгиб (на образцах типа VI по ГОСТ

6996)..................................................................................................................................................62

3.2.3 Вычисление твердости металла различных участков сварного соединения......................................................................................................................66

3.3 Определение влияния различных видов обработки в процессе сварки на микроструктуру металла шва и околошовной

зоны................................................................................................................................................................67

3.4 Определение влияния низкочастотного воздействия при сварке стали 12МХ на прочность сварных соединений после искусственного старения............................................................................................................................................70

3.5 Определение воздействия вибрационной обработки на

склонность к образованию холодных трещин............................................................72

3.6 Воздействие низкочастотной обработки в процессе сварки на механические свойства сварных соединений при сварке разнородных сталей........................................................................................................................74

3.7 Выводы....................................................................................................................................81

4 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ИЗ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОЙ СТАЛИ 12МХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ В ПРОЦЕССЕ СВАРКИ........................................83

4.1 Разработка технологии сборки оборудования с сопутствующей вибрационной обработкой....................................................................................83

4.2 Технологический процесс изготовления оборудования из

стали 12МХ с применением вибрационной обработки............................85

4.3 Выводы ......................................................................................................................................87

5 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ................................................89

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ....................................................90

ВВЕДЕНИЕ

Важным направлением рационального использования ресурсов является увеличение эффективности сборки заготовок и конструктивных элементов оборудования в процессе их изготовления, обеспечение за счет широкого применения различных методов обработки металлов меньшей энергоемкости технологических процессов.

В нефтепереработке постоянно возникает потребность в оборудовании, изготавливаемом из теплоустойчивых сталей типа 12МХ. Данные стали предназначены для длительной работы оборудования при температурах до 550-570°С, как правило эти стали используют в машиностроении для труб паронагревателей, трубопроводов и паронагревателей [127].

Имеется также необходимость широкого применения рассматриваемых сталей для изготовления крупногабаритных сварных сосудов и аппаратов в нефтегазохимическом аппаратостроении. Теплоустойчивые стали типа 12МХ обладают высокими прочностными и антикоррозионными свойствами при высоких температурах, а также при наличии бейнитной или сорбитной структурно-фазового состава с мелкодисперсными равномерно распределенными карбидами [135].

Однако в легированных стойкими карбидосодержащими элементами молибденом, хромом и ванадием сталях типа 12МХ (15ХМ, 12Х1МФ) при огневой резке и сварке вследствие наличия труднорастворимых карбидов на околошовных участках зоны термического влияния (ЗТВ) с максимальной температурой выше Ас3 могут возникнуть участки с закалочными структурами, а на участках ЗТВ, подвергнуты в процессе сварки нагреву до температуры Ас, участки с пониженными прочностными свойствами.

При изготовлении оборудования из теплоустойчивых сталей типа 12МХ с применением сварки особенностью процесса является необходимость в предварительном и сопутствующем подогреве при температуре 200..250°С и незамедлительного проведения отпуска при температуре 670..690°С с задачей

снижения остаточных напряжений и исключение образования дефектов, таких как холодные трещины. Понятно, что такое воздействие температурой является сложным процессом, тяжело осуществимым в реальных условиях [88-92].

Возможность понижения остаточных напряжений в конструкциях аппаратов низкочастотным воздействием представляет интерес и проведение виброобработки так, чтобы она способствовала повышению несущей способности конструкций [88, 92-96, 1 14]. Цель заключается в повышении технологической прочности и качестве изготовления аппаратов, но при этом требуется найти пути управления характером и показателем остаточных напряжений. На основе работ В.М. Сагалевича, A.M. Ким-Хенкина, К.М. Рагульскиса, О.Г. Чикалиди, A.M. Велбеля, К Томаса, A.M. Файрушина и других ученых сформулировано предположение о снижении уровня остаточных сварочных напряжений в балочных конструкциях и деталях и об изменении их характера с использованием вибрационной обработки [56, 88, 92-96]. Для уменьшения уровня остаточных напряжений низкочастотной обработкой различных типов конструкций исследован большой объем экспериментальных исследований и исследовательских работ. Эксперименты подтверждают достоверность предположения об управлении остаточными напряжениями в металлических изделиях и применения низкочастотным воздействием взамен в дорогостоящей термической обработки.

При изготовлении свариваемых конструкций предварительный подогрев снижает производительность работы и является сложным энергоемким технологическим процессом.

Незначительное отклонение от нормируемой технологии подогрева и режимов сварки, как правило приводит к снижению технологической прочности сварного шва.

Вибрационная обработка свариваемых элементов, проводимая в процессе сварки является альтернативным методом снижения остаточных напряже-

ний и, как следствие, увеличения технологической прочности.

Поэтому в диссертационной работе с целью снижения образования дефектов в сварном шве, а именно холодных трещин и при этом увеличения производительности сварочных работ решается актуальная задача по совершенствованию технологического процесса изготовления нефтегазохимиче-ского оборудования с применением низкочастотного воздействия в процессе сварки.

Поставленная цель решается с использованием комплекса разработок, которые определяют следующие задачи:

- установить принцип распределения остаточных напряжений и деформаций, образующихся при вибрационной обработке сварного соединения из стали 12МХ, с целью оценки ее влияния на эффективностьдфоцесса;

- оценить технологическую прочность и механические характеристики сварного соединения из теплоустойчивой стали 12МХ под влиянием низкочастотного воздействия в процессе сварки;

- разработать практические рекомендации для совершенствования технологии изготовления сварного нефтеперерабатывающего оборудования оболочкового типа из теплоустойчивых сталей типа 12МХ с использованием вибрационной обработки свариваемых заготовок.

Проведенные и представленные в данной работе исследования выполнены на кафедре "Технология нефтяного аппаратостроения", в связи с этим автор выражает огромную благодарность за поддержку в проведении исследований заведующему кафедрой, профессору и научному руководителю И.Г. Ибрагимову, а также признателен к.т.н. A.M. Файрушину за постоянную помощь в работе.

Цель работы:

Обеспечение стойкости против образования холодных трещин и снижение трудоемкости изготовления сварного оболочкового оборудования из теплоус-

тойчивой стали 12МХ применением вибрационной обработки в процессе сварки.

Задачи исследований:

1. Оценить влияние способов вибрационной обработки свариваемой детали из стали 12МХ на характер распределения напряжений и деформаций в зоне сварного соединения в процессе вибрационного воздействия и после его завершения.

2. Исследовать влияние низкочастотного воздействия на стойкость против образования холодных трещин и механические свойства сварных соединений из стали 12МХ.

3. Разработать практические рекомендации по совершенствованию технологии производства оболочкового оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ с применением вибрационной обработки.

Научная новизна

1. Численными исследованиями установлено, что с точки зрения снижения остаточных напряжений и деформаций, более эффективной является вибрационное воздействие с использованием двух вибрационных устройств, работающих в противофазе.

2. Экспериментально выявлено, что вибрационная обработка теплоустойчивой стали 12МХ в процессе сварки позволяет по сравнению с предварительным подогревом снизить уровень остаточных напряжений в сварном шве на 16... 19%, улучшить дисперсность структуры металла шва, снизить его твердость, сформировать бейнитную структуру в околошовной зоне, тем самым повысить стойкость к образованию холодных трещин.

Методы исследований

При изучении закономерностей формирования остаточных напряжений использовались методы теории упругости и пластичности, а также численный метод решения задач сплошных сред - метод конечных элементов. При экспериментальных ис-

следованиях использовали стандартные методы определения механических свойств, твердости металла, технологический способ определения склонности к образованию холодных трещин.

Основные защищаемые положения

1. Экспериментально обоснованные решения по увеличению межоперационной прочности при изготовлении сварного оболочкового оборудования из стали 12МХ с использованием низкочастотного воздействия при сварке.

2. Совокупность установленных в результате теоретических и экспериментальных исследований закономерностей влияния параметров низкочастотного воздействия, выполняемого в процессе сварки теплоустойчивой стали 12МХ, на механические свойства сварных соединений.

3. Усовершенствованная технология изготовления оболочкового оборудования из теплоустойчивой стали 12МХ, используемого в нефтеперерабатывающей промышленности.

Практическая ценность

1. Разработан способ вибрационной обработки свариваемых оболочковых элементов с применением двух вибрационных устройств, работающих в противофазе в процессе сварки корпусов аппаратов из стали 12МХ.

2. Усовершенствованная технология принята к внедрению на Уфимском заводе металлических конструкций ОАО «АК ВНЗМ» с целью повышения качества изготовления и уменьшения энергетических затрат при производстве сварного оборудования из стали 12МХ.

Апробация результатов работы

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на 59-ой Межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и газ - 2005» (Москва,

2005); на V Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2009» (Уфа, 2009).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, том числе 3 статьи в ведущих научных журналах, включенных в перечень ВАК РФ, патент РФ на изобретение.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОБОЛОЧКОВОГО ТИПА ИЗ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОЙ СТАЛИ ПЕРЛИТНОГО КЛАССА 12МХ

1.1 Область применения теплоустойчивой стали 12МХ при изготовлении технологического оборудования

Теплоустойчивые стали предназначены для бесперебойной работы при повышенных температурах, а именно до 600 °С. Нефтепереработка является одной из областей их широкого применения, Теплоустойчивые стали применяются при изготовлении оборудования, испытывающего значительные темпера-

t

турные нагрузки, так как они обладают сопротивлением ползучести, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и жаростойкостью. Данные свойства достигаются применением хромомолибденовых и хромомолибде-нованадиевых сталей перлитного класса. При этом хромомолибденовые стали 12МХ, 15ХМ, 20ХМЛ и 15Х5М с ферритно-перлитной структурой используют для работы при 500-550 °С, а хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 15Х1М1ФЛ и 12Х2МФСР-для работы при 550-580 °С.

В процессе сварки свойства теплоустойчивых сталей изменяются в связи с расплавлением и кристаллизацией при образовании сварного шва. Имеют место также структурные изменения и упругопластические деформации в околошовной зоне, что приводит к физико-химической неоднородности сварных соединений и образованию местного сложнонапряженного состояния.

Свариваемость теплоустойчивых сталей, которая определяется отношением металла к плавлению, металлургической обработкой и последующей кристаллизации шва, как правило, не вызывает существенных осложнений. Современные технология сварки и сварочные материалы позволяют сохранить необходимую стойкость металла швов к образованию горячих трещин и высокие характеристики их работоспособности, отвечающие требованиям, предъявляемым к основному металлу. При тепловой свариваемости возникает проблема

охрупчивания металла в результате возникновения метастабильных структур в участках околошовной зоны, нагретых выше температуры Ас3, и разупрочнением в участках, нагретых в интервале температура Ас3 - температура отпуска стали. Возникновение хрупких структурных составляющих, а также сложение напряжений, связанных неравномерным нагревом и фазовыми превращениями, в свою очередь снижает пластичность металла и может возникнуть разрушение конструкции во время ее возведения. Для предотвращения возникновения дефектов необходимо применять сопутствующий нагрев, а в ряде случаев и выдержку сварных соединений при определенной температуре после окончания сварки [135].

Надежность при эксплуатации конструкций из металла п